Vật liệu bán dẫn nhanh nhất thế giới

Thứ Hai, 06 Tháng Mười Một 20235:00 SA(Xem: 1874)
Vật liệu bán dẫn nhanh nhất thế giới

MỹVật liệu siêu nguyên tử Re6Se8Cl2 có thể đẩy hạt mang thông tin di chuyển ở tốc độ nhanh gấp đôi electron trong phần lớn vật liệu bán dẫn hiện nay.

So sánh giữa cấu trúc silicon (trái) và Re6Se8Cl2 (phải). Ảnh: Jack Tulyag

So sánh giữa cấu trúc silicon (trái) và Re6Se8Cl2 (phải). Ảnh: Jack Tulyag

Chủ yếu cấu tạo từ silicon, vật liệu bán dẫn có mặt trong module bộ nhớ, bộ vi xử lý và nhiều loại chip ở tất cả thiết bị điện tử từ smartphone tới lò nướng bánh. Tuy nhiên, tất cả vật liệu bán dẫn đều bị mất năng lượng dưới dạng nhiệt. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu ở Đại học Columbia tìm ra một vật liệu bán dẫn siêu nguyên tử mới hiệu quả hơn bất kỳ sản phẩm nào trước đây. Trong các thí nghiệm, vật liệu bán dẫn này vận chuyển giả hạt nhanh gấp đôi so với electron di chuyển qua silicon, biến nó thành chất bán dẫn nhanh nhất thế giới, IFL Science hôm 30/10 đưa tin.

Do cấu trúc nguyên tử, mọi vật liệu đều rung. Những rung động này sinh ra hạt lượng tử gọi là phonon. Phonon khiến hạt mang năng lượng trong thiết bị điện tử phân tán, làm chậm tốc độ truyền thông tin. Tuy nhiên, chất bán dẫn siêu nguyên tử gọi là Re6Se8Cl2 không bị ảnh hưởng bởi quy luật này. Khác với vật liệu thông thường, trong đó hạt mang năng lượng phân tán khi tiếp xúc với phonon, ở Re6Se8Cl2, chúng liên kết với nhau. Sự liên kết đó hình thành giả hạt độc đáo gọi là exciton - polaron. Chúng có thể di chuyển mà không bị phân tán, hứa hẹn mở đường cho các thiết bị nhanh và hiệu quả hơn. Các nhà nghiên cứu mô tả về Re6Se8Cl2 trên tạp chí Science.

Giả hạt không chỉ lao qua Re6Se8Cl2 ở vận tốc nhanh gấp đôi electron trong silicon, chúng còn có thể vượt qua khoảng cách lớn. Thay vì dùng điện, giả hạt được điều khiển bằng ánh sáng, có nghĩa về mặt lý thuyết, thiết bị dựa trên cấu hình như vậy có thể tuần hoàn ở quy mô femto giây, nhanh gấp 6 lần so với chip gigahert. Tất cả những điều này có thể đạt được ở nhiệt độ phòng. "Về mặt vận chuyển năng lượng, Re6Se8Cl2 nổi lên như vật liệu bán dẫn tốt nhất mà chúng tôi từng biết", giáo sư Milan Delor ở Đại học Columbia, nhận xét.

Advertisement

Hành trình của Re6Se8Cl2 bắt đầu trong phòng thí nghiệm của tiến sĩ Xavier Roy đến từ khoa Hóa học ở Đại học Columbia, nơi chuyên tạo ra siêu nguyên tử. Đây là những cụm nguyên tử đóng vai trò như một vật thể với đặc điểm khác các nguyên tố cấu thành. Re6Se8Cl2 cấu tạo từ nguyên tử rhenium (Re), selenium (Se), và chlo (Cl). Khi Jack Tulyag, nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Phòng thí nghiệm Milan, lần đầu tiên giới thiệu nó, mục đích của anh không phải là tìm ra một vật liệu bán dẫn đột phá. Thay vào đó, mục đích chính là kiểm tra độ phân giải của kính hiển vi mới trên vật liệu. Tuy nhiên, kết quả khiến họ rất bất ngờ. Thay vì tốc độ di chuyển chậm chạp, họ chứng kiến chuyển động ở tốc độ nhanh chưa từng thấy.

Dù tiềm năng của Re6Se8Cl2 rất đáng chú ý, nó vẫn có mặt hạn chế. Một thành phần chủ chốt là nguyên tố rhenium thuộc hàng hiếm nhất hành tinh nên có giá khá đắt đỏ. Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tìm kiếm các vật liệu siêu nguyên tử khác có thể vượt qua Re6Se8Cl2, với thành phần cấu tạo từ nguyên tố hóa học phổ biến hơn.

An Khang (Theo ZME Science)

Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn
Thứ Sáu, 10 Tháng Mười Một 20172:00 SA
Nếu nói tới những bậc nữ quân vương nổi tiếng trong triều đại Trung Hoa phong kiến thì tất nhiên không thể không kể tới Võ Tắc Thiên
Thứ Năm, 09 Tháng Mười Một 20175:00 CH
Phát hiện dấu tích loài khủng long biết bay khổng lồ chuyên ăn thịt đồng loại
Thứ Năm, 09 Tháng Mười Một 20174:00 CH
Cặp đôi Lâm Nguyệt và Đặng Dương (hơn 30 tuổi) ở Tứ Xuyên, Trung Quốc trước khi giảm cân có tổng trọng lượng lên tới 400kg.
Thứ Năm, 09 Tháng Mười Một 20171:48 CH
Mặc dầu đã bước vào đầu Tháng 11, tức gần cuối mùa Xuân, nhưng thời tiết vẫn còn khá lạnh, lạnh như mùa Đông - một mùa Đông kéo dài. Tuy trời buốt giá, nhưng những người luôn nặng lòng với đất nước đã hăng say
Thứ Năm, 09 Tháng Mười Một 20176:00 SA
Tuần này chính trường có nhiều chuyện hay. Quốc hội thì đang bàn về dự luật An ninh mạng, mà có những điều khoản bị dư luận coi là " chống lại nền văn minh của loài người"!
Thứ Tư, 08 Tháng Mười Một 201710:29 CH
Nghi lễ chính thức tiếp đón Tổng thống Hoa Kỳ Donald Trump tại Trung Nam Hải, Bắc Kinh 09-Nov. 2017
Thứ Ba, 07 Tháng Mười Một 20172:00 SA
Nơi giam giữ các thành viên hoàng tộc Ả Rập cũng đạt tới mức độ xa hoa tột cùng trên thế giới.
Thứ Hai, 06 Tháng Mười Một 20178:40 CH
Trưa 6-11, huyện Vạn Ninh ghi nhận thêm 4 trường hợp chết trên biển, người dân cũng đưa vào bờ 3 người ở Ninh Hòa. Số người chết ở Khánh Hòa vì bão số 12 tăng không ngừng
Thứ Hai, 06 Tháng Mười Một 20176:16 CH
Khi Tổng thống Trump và Thủ tướng Nhật Bản Shinzo Abe cho cá chép ăn tại Cung điện Alaska ở Tokyo, CNN và các một số kênh truyền thông khác đã cố tình bóp méo tình tiết để bêu xấu hình ảnh của ông Trump, theo Fox News.
Thứ Hai, 06 Tháng Mười Một 20177:50 SA
Những hàng hóa Mỹ mang đến lần này, ngoài trực thăng còn có hệ thống đèn chiếu sáng lắp đặt tại sân bay phục vụ chuyên cơ của Tổng thống Mỹ khi đáp xuống Đà Nẵn
VIDEO HNPD
Video HNPD 

"Vietnam ! Việtnam !", tài liệu được giải mã. (phụ đề Việt ngữ)

          (muốn phóng hình lớn, click vào ô vuông bên phải phía dưới khung hình)



n đài VOA (Bấm để xem thêm)
Giao Kèo
Web tham khảo